利用几何约束快速求解整周模糊度

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1、国防科技大学学报第23卷第2期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.23No.22001文章编号：1001-2486（2001）02-0018-05!利用几何约束快速求解整周模糊度逯亮清，胡小平（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073）摘要：以GPS载波相位测量来确定载体姿态为背景，针对其中的关键技术问题———载波相位整周模糊度的快速解算，提出了一种充分利用卫星与基线之间几何约束来压缩搜索空间，快速得到正确的双差模糊度组合的方法，并通过对ADU!接收机采集的原始数据

2、进行处理，其结果证明这是一种行之有效的模糊度搜索方法。关键词：全球定位系统；载波相位；整周模糊度中图分类号：V249文献标识码：AOuickAmbiguitySolutionbyGeometricalConstraintsLULiang-ging，HUXiao-ping（CoIIegeofMechatronicsEngineeringandAutomation，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，Changsha410073，China）Abstract：OnthebasisofappIicationofGPSc

3、arrierphasemeasurementstodeterminatethecarrier’sattitude，focusingonitskeytechnicaIprobIem—fastdeterminationofcarrierphaseambiguity，amethodwhichmakesfuIIuseofgeometricconstraintsamongGPSsateIIitesandbaseIinetocompresssearchspaceinordertoacguirethecorrectdoubIedifferentiaIamb

4、iguityguickIyhasbeendeveI-oped.AsimuIationexperimentusingtherudestatisticsreceivedbyADU!attitudedeterminationreceivershowsthatitisapracticaIambiguityresoIution.Keywords：GIobaIPositioningSystem；carrierphase；ambiguity.应用GPS载波相位测量技术来确定载体姿态，因具有精度高、不受美国P码保密的限制等优点而成为导航领域研究的热点。整周模

5、糊度的确定一直是这一定姿技术中的关键所在，为此，中外学者提出了许多解决方案：CounseIman和Gourevitch1981年提出了模糊度函数法，但计算量相当大；Re-mondi于1986年提出一种称为“停停-走走”（stop-go）的专门操作方法，只是要首先进行初始化的工作，根据基准站解出初始整周模糊度［1］；采用多天线配置的长短基线法，其硬件配置较为复杂，且由于短基线必须始终小于半个波长，使得测量精度与解算成功率二者之间互相制约，难以共同提高。此外，还有伪距平滑及适用于可见GPS卫星数较少（少于三颗）情况下的基于运动的测姿整周模糊算法［

6、2］等。上述几种模糊度解算方法都存在这样或那样的局限性，难以满足实时动态定姿环境需要。最小二乘搜索（LSS）方法最先由Hatch于1989年提出：仅有三个双差模糊度参数是独立的，理论上一旦三个双差模糊度解出，即可以由这三个观测方程确定基线坐标，而在基线坐标已知的情况下，其它的未知模糊度也能准确求解。但是，如果除了基线长度约束外不利用任何其他约束条件，而采用全空间搜索的话，搜索范围将会很大，从而影响定姿的快速性。假如基线长度为两米，采用全空间搜索，则三个双差模糊度组合总数将达8000以上。如果为提高定姿精度而拉长基线长度，这一数字将呈几何级数迅

7、速增加，基线长度为20米时搜索总数高达8X106以上。所以，必须寻求某种约束条件来压缩搜索空间。本文以上述Hatch提出的最小二乘搜索（LSS）方法为理论依据，以提高求解三个独立的双差模糊度参数的快速性为目标，重点探讨了如何充分利用GPS卫星与基线矢量之间的几何约束来压缩搜索空间，从而达到快速定姿定向的目的。!收稿日期：2000-09-30基金项目：国家卫星重点应用技术资助项目（D98-02）作者简介：逯亮清（1976-），男，硕士生。逯亮清等：利用几何约束快速求解整周模糊度19!求解双差模糊度确定载体姿态的数学模型在观测历元Ti时刻，接收机

8、由导航电文中的卫星星历获取GPS卫星的空间位置，并根据C/A码所得天线坐标，加上载波相位测量量，可列写以下表达式：SA/"+NSS（1）!12=AS·A1212+V